第一性原理在材料科學中有什么用？一看便知！

如果有人問“什么是第一性原理”，你會怎么回答？似乎字面上看起來好像是一個很有玄機，很有哲理的名詞。

那么，在物理、材料領域，它是什么意思？第一性原理，是以薛定諤方程為基礎，預測材料性質的一系列理論方法。與之對應的方法是材料學中常用的各種經驗公式。相比于經驗公式存在著可靠性和普適的問題，只要給出材料的微觀結構，應用第一性原理理論上就能精確地算出各種性質。

那么，應用第一性原理在材料學上有什么用？這里介紹一二。

一、晶體結構預測

晶體結構是人們深入理解材料的最基本性質的基礎，尤其對揭示材料微觀結構與彈性、電子、聲子和熱力學等本征性質關系具有非常重要作用。盡管，目前實驗上可通過X-光衍射技術等方法確定晶體微觀結構，但實驗測量往往受樣品純度、雜質污染、衍射信號強弱以及實驗條件不足等限制，特別在超高溫與超高壓等極端條件下，通過實驗手段測定材料晶體結構面臨極大挑戰。

因此，不依賴實驗數據，而通過理論計算預測特定條件下的晶體結構，對于發現新材料和探索材料物理化學性質，具有十分重要科學意義與工程應用價值。基于第一性原理的密度泛函理論，在材料晶體結構預測及性質計算方面正在發揮越來越大作用。

二、材料的本征性質計算

當然，第一性原理在材料科學中的應用還有很多，在此不一一描述了。

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